前言：

大約在公元前25000年，基于環(huán)境、物料等各方面因素的綜合影響，“鑿穴而居”成為了當時“人類”最常見的一種居住方式。史料《易·系辭》中所記載的“上古穴居而野處”，描繪的便是這樣一個時代。也大概是在這一時期，“建筑”這一全新的概念在人類腦海中逐漸萌芽。與此同時，伴隨著這一概念出現(xiàn)的還有史上第一批的“建筑大師”和“室內(nèi)設(shè)計師”。歷史進入公元前16000年前后，“洞穴”已不再滿足“人類”居住需求，為了謀求更舒適的居住環(huán)境，這一時代的“建筑大師”和“室內(nèi)設(shè)計師們”集思廣益，最終想到了以巨大而又堅固的猛犸骨架作基礎(chǔ)、以獸皮當覆蓋物的方法來建設(shè)自己的“家園”。顯而易見，相較于居住在冰冷的洞穴內(nèi)，這一居住方式無疑是一大劃時代意義的進步。其具體主要體現(xiàn)在這兩個方面：第一，“人類”的生存范圍不再囿于嚴寒的山嶺附近；第二，保暖性能更佳。最終帶來的直接影響便是促進了“人類”的繁殖和進化速度。

隨著歷史年輪的進一步邁進，由于種種原因造成了猛犸這一大型動物滅絕。而猛犸的滅絕，“人類”建設(shè)家園所需的主要建筑材料——“猛犸骨架”隨之不復(fù)存在。為了維持原有的居住環(huán)境，尋求可替代的建筑材料這一重擔自然也就落到了這一時期偉大的“建筑師們”的肩膀上。最終，“木質(zhì)帳篷”這一先進的建筑方式得以問世。毋庸置疑，從某種意義上講這也算是促進了一次材料學的進步——即“木頭”這一優(yōu)良的材料終于進入了建筑領(lǐng)域，且至今仍未被先進的鋼筋混凝土材料所完全淘汰。

縱觀歷史，自木頭被“建筑師們”引入建筑領(lǐng)域之后，人類居住方式革新的速度受到明顯的推動從而進一步加快。另一方面。從“帳式”到“干欄式”再到“木骨架式”等等其建筑方式、建筑風格雖然有所區(qū)別，但從本質(zhì)上講，（19世紀以前）“木頭”這一材料在建筑領(lǐng)域的地位卻始終沒有被撼動過一絲一毫。這也進一步印證了“木頭”這一建筑材料的適用性及優(yōu)良性。

本文的研究內(nèi)容：

01、以“木”為軀——屹立不倒的中國古建筑

公元2008年5月12日下午2點48分，在我國四川省汶川映秀鎮(zhèn)發(fā)生了8.0級特大地震，震中烈度高達11度，數(shù)十個城市（縣、市）瞬間毀于一旦，無數(shù)座地面建筑被夷為平地。截止當年9月18日12時“汶川地震”共造成69227人死亡，374643人受傷，17923人失蹤。震后地面勘測專家驚人地發(fā)現(xiàn)：相較于以鋼筋混凝土作基礎(chǔ)的現(xiàn)代建筑，那些年代久遠的古建筑的破壞程度卻要輕微的多。舉個最明顯的例子：大部分古建筑在地震中的破壞癥狀往往表現(xiàn)在墻體破壞、瓦片掉落等可修復(fù)再利用的節(jié)點，而其木質(zhì)構(gòu)架基本保存完好；反觀以鋼筋混凝土作基礎(chǔ)的現(xiàn)代建筑，部分直接完全倒塌，另一部分雖未倒塌卻也難以修復(fù)。由此可見，中國古建筑的抗震性能之高。有鑒于此，在本篇文章當中筆者就以木質(zhì)結(jié)構(gòu)的代表之作——故宮太和殿為例，從最基本的構(gòu)造角度出發(fā)，來對隱藏在中國古建筑里邊的美及其“智慧”進行一番深入的探索。

02、太和殿簡介

太和殿，俗稱“金鑾殿”，被譽為漢族宮殿建筑之精華，于明永樂十八年（公元1420年）建成，時稱“奉天殿”，明嘉靖四十一年（公元1562年）改稱皇極殿。由于其建筑材料的特殊性（易燃），導致自建成之后屢遭焚毀，爾后又多次重建，今天我們在故宮有幸能看到的太和殿出自于清康熙三十四年（公元1695年）重建后的形制。作為紫禁城的核心建筑，太和殿在明清時期的地位可想而知，可以這么說，它的存在不僅僅是用來舉行盛大典禮，更重要的則是象征著帝王手中不可逾越的皇權(quán)。因此，將太和殿建設(shè)的高大莊嚴宏偉這是毋庸贅述的，其次，將其建設(shè)的堅固、結(jié)實也是必不可少的，因為在封建王朝時代，如此高規(guī)格的建筑如若不具備一定的抗災(zāi)能力的話，輕易損毀必然會牽扯到國運、帝王氣數(shù)等等。

03、基礎(chǔ)

擁有良好的基礎(chǔ)支撐，這是一座建筑佇立于空間的先決條件，正如我們所知，“凡事要從基礎(chǔ)做起”。以上海的環(huán)球金融中心為例，其地基深度就高達80米，且澆筑了數(shù)以萬噸計的混凝土及鋼筋，最終才得以支撐起492米的摩天大樓，由此可見基礎(chǔ)的重要性。

然而，太和殿卻恰恰相反，嚴格意義上講它并沒有堅不可摧的基礎(chǔ)，而是以類似于海綿的軟結(jié)構(gòu)為受力層，從而達到對外力的分散和阻尼作用，以此間接提升整體結(jié)構(gòu)的抗破壞性能。

1977年，故宮中和殿安裝避雷針時，經(jīng)有關(guān)部門鉆探和地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)太和殿的臺基在常規(guī)的建筑工序之上至少增加了3個方面的加固處理，分別為：木樁層、灰土層及橫木層。首先，“木樁層”即在填充土之間垂直打下一定硬度和長度的木樁，以此提升土層的夯實度，保證土與土之間的緊固性和整體性，避免上部結(jié)構(gòu)在地震作用下產(chǎn)生的不均勻下沉問題。且木樁與土夯實在一起后，具備一定的柔性和彈性，可有效地分散地震帶來的結(jié)構(gòu)變形。相較于木樁層，“灰土層”的制作工序則復(fù)雜得多，不僅要將地下原有的松軟土層挖出，還要填充進一定配比的灰土材料。相較于普通的土質(zhì)，灰土經(jīng)過了一定工序的加工，如增加江米汁等含有鈣、硅、鋁元素的物料，以此提升灰土層的粘結(jié)力。所謂“橫木層”，從字面意思上去理解也可略知一二，即采用大量的圓形橫木連接在一起制成一個木筏形式的樁承臺，遇地震時“木筏”可跟隨地震振動方向進行一定程度的移動，從而降低地震對上部結(jié)構(gòu)的破壞。

04、柱子

作為皇權(quán)的象征，太和殿的用料自然是不會拘泥于金錢，因此，價值堪比黃金的金絲楠木（具有硬度高、韌性好、防腐等諸多優(yōu)點）也就成為了太和殿的主要建筑材料。柱子大部分亦是采用了金絲楠木。太和殿柱子的抗震構(gòu)造主要體現(xiàn)在兩個方面：第一、柱子底部不直接與地面接觸，而是浮擱在表面平整的柱頂石上，此舉不僅可以有效地防止柱子底部長期與雨水接觸導致腐爛，還可以將建筑物的上部結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)隔離開來，從而使柱根不會直接傳遞彎矩，只能靠柱根與柱頂石之間的摩擦來傳遞來自外部的剪力和自身的豎向力。通俗點講，太和殿的柱子在強大的地震作用下也是可以移動的，通過這種移動來分散部分多余的地震能量，進而降低地震波對建筑物整體架構(gòu)的影響。

05、榫卯——強大的“阻尼器”

所謂“榫卯”，指的是古代時期一種常見的連接方式，其主要組成結(jié)構(gòu)分為兩大部分：“凸出為榫，凹進為卯”。相信有不少年齡稍大的讀者在一些老式家具中或多或少也曾也見識過這一獨特而又古老的連接方式。毫無疑問，太和殿內(nèi)梁和柱的連接方式也是采用了榫卯連接，那么筆者為何要將這一連接方式喻為太和殿的“阻尼器”呢？且聽筆者細細道來。

首先，太和殿內(nèi)榫卯節(jié)點形式有很多種，歸納起來基本可分為燕尾榫和直榫兩種節(jié)點形式。所謂“燕尾榫”，即指的是形狀猶如燕尾一般的榫，也是老式木制家具當中最常見的一種節(jié)點形式，該種榫的端部寬、根部窄，與之對應(yīng)的卯則里面大、外面小，二者剛好結(jié)合在一起，可用于拉扯聯(lián)系構(gòu)件，如檐枋、脊枋等部位。而直榫的形狀特點則與燕尾榫全然不同，該種榫既沒有燕尾榫的怪異形狀，又沒有良好的豎行拉扯性能，由于其榫的端部與根部一樣寬，且常為矩形，因此可以與卯之間形成一種只可縱向移動而不可橫向移動的連接形式，有效的分散來來自于豎向的外力?？偠灾瑑煞N榫卯連接方式在外力的作用下均可進行一定程度和一定方向的移動，進行自身的內(nèi)力調(diào)配，從而提升結(jié)構(gòu)的整體性。這與現(xiàn)代阻尼器的原理不就十分相似么？

06、斗拱

與榫卯如出一轍，斗拱在我國建筑領(lǐng)域同樣有著很久遠的歷史。史乘記載，我國春秋時期古人就已經(jīng)開始將斗拱運用在高層建筑當中，使其提升建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及可觀賞性。那么太和殿中所采用的溜金斗拱真的能提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性嗎？相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜医o出了解釋：“斗拱構(gòu)件由于在豎向分層疊加，這些木構(gòu)件充當了彈簧墊作用，可將上部荷重的重力勢能，并通過上下層的壓縮變形巧妙地將能量耗散掉，從而起到減震作用”。簡言之，太和殿所運用的分層的斗拱構(gòu)件就像一個個串聯(lián)的彈簧，通過彈簧本身所具備的彈性變形來發(fā)揮其整體的隔震作用。

寫到這里不得不佩服古人的智慧，單從一個斗拱里邊就可發(fā)掘出如此多的精華，可想而知整座太和殿，乃至整座紫禁城里邊蘊藏了多少“老祖宗”遺留下來的智慧。（注：盡管筆者是一名地地道道的工科生，但由于在大學里邊沒能學好結(jié)構(gòu)力學和材料力學這兩門學科，導致如今水平有限，沒能更深一層次的分析出斗拱及其他建筑構(gòu)造所具備的性能，實在慚愧，在這里筆者需要重申的是：太和殿里邊的“智慧”絕不止以上所述?。?/p>

參考文獻：

張鵬程：《中國古代木構(gòu)建筑及其抗震發(fā)展研究》

?周乾、閆維明、紀金豹《故宮太和殿抗震構(gòu)造研究》等